嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實踐經(jīng)驗分享

隨著嵌入式系統(tǒng)不斷普及，我們可以從積累的開發(fā)知識中獲得巨大優(yōu)勢，構(gòu)建更出色的系統(tǒng)。

工程師一刻也沒忘記交付能同時滿足質(zhì)量、時間安排和預(yù)算目標的項目的需求。一個事半功倍的方法 就是借鑒嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員社區(qū)多年來累計的經(jīng)驗教訓。下面我們就來了解一些為嵌入式開發(fā)帶來了最佳實踐的重要經(jīng)驗。大家隨用隨取哈。

系統(tǒng)地思考

系統(tǒng)工程是一個廣泛的專業(yè)領(lǐng)域，覆蓋從航空母艦及衛(wèi)星到實現(xiàn)其性能的嵌入式系統(tǒng)的所有開發(fā)工作。我們可以運用系統(tǒng)工程方法管理從概念到使用周期結(jié)束處置的嵌入式系統(tǒng)工程生命周期。系統(tǒng)工程方案的第一階段不是確立系統(tǒng)需求，而是制定系統(tǒng)工程管理規(guī)劃。這一規(guī)劃不僅將為系統(tǒng)定義工程生命周期以及開發(fā)團隊將要開展的設(shè)計評審，而且還將定義這些評審的預(yù)期輸入輸出。該規(guī)劃可根據(jù)工程事件的次序和每個階段的先決條件，為項目管理、工程和客戶群體做出明確的定義。簡而言之，它可展示預(yù)期和可交付項。

在清楚理解工程生命周期的情況下，系統(tǒng)思考的下一步是確立正在開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的需求。良好的需求集應(yīng)覆蓋三個方面：

功能需求定義嵌入式系統(tǒng)如何開展工作。

非功能需求定義法規(guī)遵從與可靠性等方面的問題。

環(huán)境需求定義工作溫度和沖擊與振動以及電氣環(huán)境（例如 EMI 和 EMC）等方面的需求。

在較大規(guī)模的開發(fā)工作中，這些需求將從較高層次的規(guī)范向下延伸并且可跟蹤，比如系統(tǒng)或子系統(tǒng)規(guī)范（圖 1）。如果沒有較高層次的規(guī)范，我們必須在開發(fā)過程中接觸利益相關(guān)方，確立一套明確的利益相關(guān)方需求，然后將其用于確立嵌入式系統(tǒng)需求。

圖 1：在開發(fā)工作中，需求從較高層次的規(guī)范向下延伸并且可跟蹤

生成一個良好的需求集，需要我們充分思考每一個需求，才能確保其符合這些標準：

它是必要的。沒有需求，我們的項目就不會取得成功。

它是可驗證的。我們必須確保該需求能通過檢驗、測試、分析或演示實現(xiàn)。

它是可實現(xiàn)的。在給定的約束條件下，該需求在技術(shù)層面上是可以實現(xiàn)的。

它是可追蹤的。該需求能夠從較低層次的需求進行追蹤，而且可追蹤較高層次的需求。

它是唯一的。這項標準可防止需求之間的界限不清。

它是簡單清晰的。每條需求指定一項功能。

為體現(xiàn)意圖，在定義需求時還常常使用特定語言。一般我們對強制性要求使用“必須”，對非強制性要求使用“應(yīng)該”。非強制性要求可讓我們表達必要的系統(tǒng)屬性。

在我們確立了我們的需求底線后，最佳實踐就是創(chuàng)建一個合規(guī)矩陣，說明符合每項需求。我們還可以通過為每項需求分配一種驗證方法開始確立我們的驗證策略。這些方法一般是測試、分析、檢驗、演示和交叉讀取。根據(jù)合規(guī)及驗證矩陣創(chuàng)建需求能讓我們：

清晰地了解系統(tǒng)行為。

向內(nèi)部測試團隊和外部客戶都演示驗證方法。這不僅可在開發(fā)過程的早期階段發(fā)現(xiàn)任何困難的測試方法，而且還可幫助我們確定所需的資源。

確定技術(shù)性能指標。這些指標來自合規(guī)矩陣，由存在無法合規(guī)的風險的各種需求構(gòu)成。

分配工程預(yù)算

每個工程項目都涵蓋一定數(shù)量的預(yù)算，我們應(yīng)將其分配給在架構(gòu)中識別的解決方案。預(yù)算分配不僅可確保項目實現(xiàn)整體需求，而且還可確保每個模塊的設(shè)計牽頭人理解模塊的分配，以創(chuàng)建適當?shù)慕鉀Q方案。我們分配預(yù)算的典型領(lǐng)域有功能的總質(zhì)量、功能的總功耗、用平均故障間隔時間或成功概率定義的可靠性以及設(shè)計中信號類型間的正當串擾（一般是一套適用于大量功能的通用規(guī)則集）。確立工程預(yù)算最重要的方面之一是確保我們有足夠的應(yīng)急分配。但我們必須戰(zhàn)勝應(yīng)急再加應(yīng)急的想法，因為這會成為影響時間安排和成本的嚴重技術(shù)問題。

為在我們架構(gòu)中使用的每項技術(shù)分配一個技術(shù)就緒指數(shù)，再結(jié)合合規(guī)矩陣，可幫助我們確定技術(shù)風險的所在位置。